JP2016024389A - 光学シャッタ - Google Patents

Abstract

【課題】 高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御、及び長期信頼性の確保が可能な光学シャッタを提供する。【解決手段】 対象光が光透過軸Ａｘの方向に沿って透過する光学ブロック１０と、法線が光透過軸に対して角度αをなすように設定された第１フィルタ面１３に設けられた第１波長選択フィルタ２３と、第１波長選択フィルタ２３に対して後方側に位置し、法線が光透過軸に対して角度βをなすとともに、第１フィルタ面１３に対して非平行で角度α＋βをなすように設定された第２フィルタ面１４に設けられた第２波長選択フィルタ２４とを備えて、光学シャッタ１Ａを構成する。また、光学ブロック１０での光透過軸Ａｘと、光学ブロック１０に対する対象光の光入射軸との相対角度を変更することで、光学ブロック１０での対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。【選択図】 図１

Description

本発明は、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを制御する光学シャッタに関するものである。

所定波長の光を制御対象とし、その対象光のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて制御するための光学素子として、光学シャッタがある。光学シャッタは、例えばレーザ光源、ランプ光源などの各種光源からの対象光の出射のＯＮ／ＯＦＦ制御、あるいは撮像装置における撮像のＯＮ／ＯＦＦ制御等に用いられている。

このような光学シャッタとしては、具体的には例えば、目的とする波長域の光をカットするシャッタ部材をメカニカルに動かすことで、対象光のＯＮ／ＯＦＦの切り替え制御を行うメカニカルシャッタが用いられている。

特開平１０−３００９１５号公報

ＯＮ／ＯＦＦ制御の対象となる光をレーザ光とし、レーザ光の照射によって加工対象物のレーザ加工を行う構成を考えた場合、光学シャッタにおける高速での光のＯＮ／ＯＦＦ制御が必要となる。しかしながら、従来のメカニカルシャッタでは、そのシャッタ動作が可動部の駆動速度などによって律速されてしまうため、最速でｍｓｅｃ（ミリ秒）オーダでしかＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができない。また、ＯＮ／ＯＦＦ制御の対象となる光の広がり、ビーム直径等によっては、可動部の駆動距離が大きくなり、ＯＮ／ＯＦＦ制御の速度は数１０〜数１００ｍｓｅｃ程度となる。

また、このようなメカニカルな光学シャッタでは、高速かつダイナミックに駆動する必要があることから、その可動部において摩耗等が発生し、それにより、長期間の使用において、シャッタの信頼性、耐久性等の問題が生じる場合がある。

また、光学シャッタとして、例えばポッケルスセルのように、電気光学効果によってｐｓｅｃ（ピコ秒）オーダでの光のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な光学素子等が実用化されている。しかしながら、このような光学シャッタは、ドライバなどの周辺機器までを含めると非常に高価になる。また、特許文献１には、波長選択用の干渉フィルタ（波長選択フィルタ）を用いて対象光を制御する構成が記載されているが、このような干渉フィルタを用いた光学素子については、光学シャッタとして用いる場合の具体的な構成、動作特性等について、これまでに充分な検討がなされていない。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御、及び長期信頼性の確保が可能な光学シャッタを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による光学シャッタは、（１）ＯＮ／ＯＦＦ制御の対象光が光透過軸の方向に沿って透過する光学ブロックと、（２）光学ブロックの表面もしくは内部に、法線が光透過軸に対して第１角度αをなすように設定された第１フィルタ面に設けられた干渉フィルタからなる第１波長選択フィルタと、（３）第１波長選択フィルタに対して光透過軸の後方側に位置し、光学ブロックの表面もしくは内部に、法線が光透過軸に対して第２角度βをなすとともに、第１フィルタ面に対して非平行で角度α＋βをなすように設定された第２フィルタ面に設けられた干渉フィルタからなる第２波長選択フィルタとを備え、（４）第１波長選択フィルタ及び第２波長選択フィルタが一体に設けられた光学ブロックでの光透過軸と、光学ブロックに対する対象光の光入射軸との相対角度を変更することで、光学ブロックでの対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるように構成されていることを特徴とする。

上記した光学シャッタでは、所定波長の対象光を透過させる材料からなる光学ブロックと、光学ブロックに対して一体に設けられた２個の波長選択用の干渉フィルタである第１波長選択フィルタ、第２波長選択フィルタとによって、光学ブロックでの所定の軸を光透過軸（光軸）とする光学シャッタを構成している。また、第１、第２波長選択フィルタの光学ブロックに対する配置構成について、法線が光透過軸に対して角度αをなす第１フィルタ面に第１波長選択フィルタを配置し、また、法線が光透過軸に対して角度βをなすとともに、第１フィルタ面に対して非平行で角度α＋βをなす第２フィルタ面に第２波長選択フィルタを配置する構成としている。

ここで、波長選択フィルタが設置された光学ブロックでの光透過軸と、光学ブロックに対する対象光の光入射軸との相対角度を変更すると、波長選択フィルタでの光透過の波長特性が変化する。そして、上記したように、第１、第２波長選択フィルタが非平行に配置されている構成では、第１波長選択フィルタでの光透過特性と、第２波長選択フィルタでの光透過特性とが、異なる波長条件で変化する。

したがって、このような第１、第２波長選択フィルタのそれぞれでの光透過特性の変化を適切に組み合わせることにより、素子全体での光透過波長特性を好適に制御して、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを好適に実現することが可能となる。特に、上記構成の光学シャッタでは、１個の波長選択フィルタでの光透過特性の変化ではなく、２個の波長選択フィルタのそれぞれでの光透過特性の変化の組合せを利用している。このような構成では、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるために必要となる光透過軸と光入射軸との相対角度の変更量を小さくすることができ、これにより、高速での対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御、及び光学シャッタの長期信頼性の確保が可能となる。

上記構成の光学シャッタにおいて、光学ブロックでの光透過軸と、対象光の光入射軸との相対角度の変更については、光学シャッタは、光学ブロックを駆動して光透過軸の方向を変更することで、光透過軸と光入射軸との相対角度を変更するブロック駆動手段を備える構成を用いることができる。

あるいは、光学シャッタは、対象光を光学ブロックへと導光する導光光学系を駆動して光入射軸の方向を変更することで、光透過軸と光入射軸との相対角度を変更する光学系駆動手段を備える構成を用いることができる。

このように、光学ブロックを駆動するブロック駆動手段、または対象光の導光光学系を駆動する光学系駆動手段を設けることにより、光透過軸と光入射軸との相対角度の変更、及びそれによる対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ制御を好適に実現することが可能となる。特に、上記構成の光学シャッタでは、上述したように、対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御に必要な光透過軸と光入射軸との相対角度の変更量が小さくなるため、駆動手段によって光学ブロックまたは導光光学系を駆動する際の駆動量を小さくすることができる。

光学シャッタの具体的な構成については、光学シャッタは、第１波長選択フィルタ及び第２波長選択フィルタが、同一の波長選択特性を有するバンドパスフィルタである構成とすることができる。このように、同一特性のバンドパスフィルタを第１、第２波長選択フィルタとすることにより、光学シャッタを好適かつ容易に構成することができる。また、第１、第２波長選択フィルタとしては、互いに異なる波長選択特性を有する干渉フィルタを用いても良い。また、干渉フィルタとしては、バンドパスフィルタ以外にも、例えば、ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ等を用いても良い。

また、第１、第２波長選択フィルタが配置される第１、第２フィルタ面については、光学シャッタは、第２フィルタ面が、法線が光透過軸に対して第２角度β＝αをなすとともに、第１フィルタ面に対して非平行かつ傾斜方向が逆方向で角度２αをなすように設定されている構成とすることができる。なお、このような第１、第２波長選択フィルタの設置角度については、各波長選択フィルタでの光透過の波長特性、及びそれを利用した対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ動作を考慮して、適切に設定することが好ましい。

また、光学シャッタは、第１フィルタ面及び第２フィルタ面のうちで少なくとも前方側の第１フィルタ面が、光学ブロックの内部に位置するように設定されていることが好ましい。このような構成では、角度変更による第１波長選択フィルタでの光透過特性の変化が大きくなり、対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御をより高速に行うことができる。

また、光学シャッタは、光学ブロックにおける光入射面が、光透過軸に対して垂直な平面となるように形成されていることが好ましい。このような構成では、光入射面において屈折させることなく、対象光を光学ブロックの内部へと入射させることができる。また、光学ブロックにおける光出射面についても、同様に、光透過軸に対して垂直な平面となるように形成しても良い。

また、光学シャッタは、光学ブロックにおける光入射面及び光出射面の少なくとも一方に、所定波長の対象光に対する反射防止膜が形成されている構成としても良い。なお、このような反射防止膜については、不要であれば設けない構成としても良い。

本発明の光学シャッタによれば、光透過軸の方向に沿って対象光が透過する光学ブロックと、光学ブロックに対して一体に設けられた第１、第２波長選択フィルタとによって光学シャッタを構成し、法線が光透過軸に対して第１角度αをなす第１フィルタ面に第１波長選択フィルタを配置し、また、法線が光透過軸に対して第２角度βをなすとともに、第１フィルタ面に対して非平行で角度α＋βをなす第２フィルタ面に第２波長選択フィルタを配置し、光学ブロックでの光透過軸と、光学ブロックに対する対象光の光入射軸との相対角度を変更することで、光学ブロックでの対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替える構成とすることにより、高速での対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御、及び光学シャッタの長期信頼性の確保が可能となる。

光学シャッタの一実施形態の構成を示す側面図である。 図１に示した光学シャッタの一構成例における光学ブロックを構成する４個のブロックを分解して示す側面図である。 図１に示した光学シャッタの構成を示す斜視図である。 図１に示した光学シャッタにおけるシャッタ動作について示す図である。 ブロック駆動装置を用いた光学シャッタの構成を示す図である。 光学系駆動装置を用いた光学シャッタの構成を示す図である。 光学シャッタにおける光透過波長特性を示すグラフである。 単一の波長選択フィルタにおける光透過波長特性を示すグラフである。 第１、第２波長選択フィルタ、及びそれらを含む光学シャッタにおける光透過波長特性を示すグラフである。 波長選択フィルタにおける光透過波長特性を示すグラフである。 波長選択フィルタにおける光透過波長特性を示すグラフである。 波長選択フィルタの構成の一例を示す図である。 反射防止膜の構成の一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）光学シャッタの構成の他の例について示す図である。 （ａ）、（ｂ）光学シャッタの構成の他の例について示す図である。 （ａ）、（ｂ）光学ブロックを駆動することで光透過軸の方向を変更する光学シャッタの構成について示す図である。 （ａ）、（ｂ）導光光学系を駆動することで光入射軸の方向を変更する光学シャッタの構成について示す図である。 （ａ）、（ｂ）導光光学系を駆動することで光入射軸の方向を変更する光学シャッタの構成について示す図である。 （ａ）、（ｂ）導光光学系を駆動することで光入射軸の方向を変更する光学シャッタの構成について示す図である。 （ａ）、（ｂ）導光光学系を駆動することで光入射軸の方向を変更する光学シャッタの構成について示す図である。

以下、図面とともに、本発明による光学シャッタの実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１は、本発明による光学シャッタの一実施形態の構成を示す側面図である。図２は、図１に示した光学シャッタにおける光学ブロックを構成する４個のブロックを分解して示す側面図である。また、図３は、図１に示した光学シャッタの構成（立体構造）を示す斜視図である。なお、以下の各図においては、説明の便宜のため、必要に応じてｘｙｚ直交座標系を示している。

本実施形態における光学シャッタ１Ａは、所定波長の光をＯＮ／ＯＦＦ制御の対象光とし、所定の軸を光透過軸Ａｘとして構成された光学素子であり、光学ブロック１０と、第１波長選択フィルタ２３と、第２波長選択フィルタ２４とを備えて構成されている。光学ブロック１０は、ＯＮ／ＯＦＦ制御の対象光の波長を含む波長領域の光を透過させる材料によって形成され、対象光が光透過軸Ａｘの方向に沿って透過するように構成される。なお、図１において、光透過軸Ａｘの方向は、ｚ軸の正の方向と一致している。

第１波長選択フィルタ２３は、所定の光透過波長特性（波長選択特性）を有する干渉フィルタによって構成され、光学ブロック１０の内部に設定された第１フィルタ面１３に設けられている。第１フィルタ面１３は、その法線が光透過軸Ａｘに対して第１角度αをなすように設定されている。

第２波長選択フィルタ２４は、所定の光透過波長特性を有する干渉フィルタによって構成され、第１波長選択フィルタ２３に対して光透過軸Ａｘの後方側に位置するとともに、光学ブロック１０の内部に設定された第２フィルタ面１４に設けられている。第２フィルタ面１４は、その法線が光透過軸Ａｘに対して第２角度βをなすとともに、第１フィルタ面１３に対して非平行で角度α＋βをなすように設定されている。

ここで、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４が配置される第１、第２フィルタ面１３、１４の光透過軸Ａｘに対する傾斜角度を示す第１、第２角度α、βは、いずれも０°以上の角度（α≧０°、β≧０°）として設定され、また、第１、第２角度α、βの少なくとも一方は正の角度として設定される。また、第１、第２角度α、βの両方が正の角度に設定されている場合、その傾斜方向は逆方向（図１の例では、ｘ軸の正の方向、負の方向）である。また、このとき、第１、第２フィルタ面１３、１４のなす角度（第１、第２波長選択フィルタ２３、２４のなす角度）は、条件α＋β＞０°を満たしている。

図２は、図１に示した光学シャッタについて、その具体的な一構成例を示している。本構成例では、第２フィルタ面１４の第２角度βは、第１フィルタ面１３の第１角度αと一致する（β＝α＞０°）ように設定されている。また、このとき、第１、第２フィルタ面１３、１４のなす角度は、α＋β＝２αとなっている。

光学ブロック１０における前方側の面である光入射面１１は、光透過軸Ａｘに対して垂直な平面となるように形成されており、光入射面１１上には、所定波長の対象光に対する反射防止膜２１が形成されている。また、光学ブロック１０における後方側の面である光出射面１２も同様に、光透過軸Ａｘに対して垂直な平面となるように形成されており、光出射面１２上には、所定波長の対象光に対する反射防止膜２２が形成されている。このとき、光学ブロック１０の光入射面１１と、光出射面１２とは、互いに平行な平面となっている。なお、光入射面１１、光出射面１２上における反射防止膜２１、２２などの反射制御膜については、不要であれば設けない構成としても良い。

本構成例における光学ブロック１０は、具体的には、図２にその構成をｚ軸方向に分解して示すように、光透過軸Ａｘの前方側（光入射面１１側）から順に、入射側ブロック３０、第１フィルタブロック３５、第２フィルタブロック４０、及び出射側ブロック４５の４個のブロックを組み合わせて構成されている。これらの４個のブロック３０、３５、４０、４５は、それぞれ、互いに対向するとともに非平行な第１面及び第２面を有するように同一材料で形成された同一形状のブロックである。

これらのブロック３０、３５、４０、４５において、各ブロックの第１面は、その法線が光透過軸Ａｘと一致して、光透過軸Ａｘに対して垂直な平面となるように形成されている。また、各ブロックの第２面は、その法線が光透過軸Ａｘに対して角度αをなすように形成されている。このとき、ブロックの第２面は、光透過軸Ａｘに垂直な平面に対して角度αで傾斜した平面となっている。

入射側ブロック３０の第１面３１は光入射面１１となっており、第１面３１上には反射防止膜２１が形成されている。入射側ブロック３０の第２面３２は第１フィルタブロック３５の第２面３７と接続されており、その接続面は、光学ブロック１０の内部に設定された第１フィルタ面１３となっている。図２においては、第１フィルタブロック３５の第２面３７上に、第１波長選択フィルタ２３が形成されている。また、第１フィルタブロック３５の第１面３６は第２フィルタブロック４０の第１面４１と接続されている。

第２フィルタブロック４０の第２面４２は出射側ブロック４５の第２面４７と接続されており、その接続面は、光学ブロック１０の内部に設定された第２フィルタ面１４となっている。図２においては、第２フィルタブロック４０の第２面４２上に、第２波長選択フィルタ２４が形成されている。出射側ブロック４５の第１面４６は光出射面１２となっており、第１面４６上には反射防止膜２２が形成されている。また、このような構成において、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４は、例えば、同一の波長選択特性（光透過波長特性）を有するバンドパスフィルタによって構成される。

このような構成の光学シャッタ１Ａでは、第１波長選択フィルタ２３及び第２波長選択フィルタ２４が一体に設けられた光学ブロック１０での光透過軸Ａｘと、光学ブロック１０に対する対象光の光入射軸との相対角度θを変更することで、光学ブロック１０での対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。

例えば、対象光の波長をλとし、光透過軸Ａｘと光入射軸とが一致している（相対角度θ＝０°）ときに、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４が、ともに波長λの対象光を透過するように、各波長選択フィルタでの光透過波長特性を設定する。このとき、光学シャッタ１Ａは、対象光の透過についてＯＮ状態（開状態）にある。これに対して、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ切り替えのための相対角度（切替角度）θを、光透過軸Ａｘと光入射軸とが相対角度θをなすときに、光学シャッタ１Ａが対象光の透過についてＯＦＦ状態（閉状態）となるように適切に設定する。これにより、図１〜図３に示した構成の光学素子は、光学シャッタとして機能するようになる。なお、相対角度θの変更と、対象光の透過のＯＮ状態／ＯＦＦ状態の切り替えとの関係については、上記した関係とは逆に設定されていても良い。また、対象光の透過のＯＦＦ状態については、光の透過率が０％である必要はなく、光学系の機能に影響が生じない程度の透過率で、光が透過することは許容される。

図４は、図１〜図３に示した光学シャッタ１Ａにおけるシャッタ動作について示す図である。ここで、図１では、光学ブロック１０での光透過軸Ａｘと、光学ブロック１０に対する波長λの対象光の光入射軸とが一致して、対象光が光学シャッタ１Ａを透過するＯＮ状態を示したが、図４においては、光透過軸（一点鎖線）Ａｘと、光入射軸（実線矢印）とが角度θをなすように相対角度が変更されて、対象光が光学シャッタ１Ａを不透過となったＯＦＦ状態を示している。

このとき、第１、第２フィルタ面１３、１４の光透過軸Ａｘに対する傾斜方向が逆方向になっているため、第１波長選択フィルタ２３が配置されている第１フィルタ面１３の法線と、対象光の光入射軸とのなす角度はφ＝α＋θとなり、一方、第２波長選択フィルタ２４が配置されている第２フィルタ面１４の法線と、対象光の光入射軸とのなす角度はφ＝β−θとなる。そして、このように光透過軸Ａｘと光入射軸との相対角度θを切り替えたときの第１、第２波長選択フィルタ２３、２４それぞれでの光透過波長特性の変化により、光学シャッタ１Ａにおける対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。

本実施形態による光学シャッタ１Ａの効果について説明する。

図１〜図４に示した光学シャッタ１Ａでは、所定波長λの対象光を透過させる光学材料からなる光学ブロック１０と、光学ブロック１０に対して一体に設けられた２個の波長選択用の干渉フィルタである第１波長選択フィルタ２３、第２波長選択フィルタ２４とによって、光学シャッタ１Ａを構成している。この光学シャッタ１Ａでは、光学ブロック１０での所定の軸（例えば光学ブロック１０の中心軸、あるいは対称軸等）が、光透過軸Ａｘとして設定される。また、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４の光学ブロック１０に対する配置構成について、法線が光透過軸Ａｘに対して第１角度αをなす第１フィルタ面１３に第１波長選択フィルタ２３を配置し、また、法線が光透過軸Ａｘに対して第２角度βをなすとともに、第１フィルタ面１３に対して非平行で角度α＋βをなす第２フィルタ面１４に第２波長選択フィルタ２４を配置する構成としている。

ここで、波長選択フィルタ２３、２４が設置された光学ブロック１０での光透過軸Ａｘと、光学ブロック１０に対する対象光の光入射軸との相対角度θを変更すると、波長選択フィルタ２３、２４それぞれでの光透過波長特性が変化する。そして、上記したように、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４が非平行に配置されている構成では、詳しくは後述するように、第１波長選択フィルタ２３での光透過特性と、第２波長選択フィルタ２４での光透過特性とが、相対角度θの変更に対して異なる波長条件で変化する。

したがって、このような第１波長選択フィルタ（第１干渉フィルタ）２３、第２波長選択フィルタ（第２干渉フィルタ）２４のそれぞれでの光透過特性の変化を適切に組み合わせることにより、素子全体での光透過波長特性を好適に制御して、光学シャッタ１Ａでの対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを好適に実現することが可能となる。

特に、上記構成の光学シャッタ１Ａでは、１個の波長選択フィルタでの光透過特性の変化ではなく、２個の波長選択フィルタ２３、２４のそれぞれでの光透過特性の変化の組合せを利用して、対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。このような構成では、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるために必要となる光透過軸Ａｘと光入射軸との相対角度θの変更量を小さくすることができ、これにより、高速での対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御、及び光学シャッタ１Ａの長期信頼性の確保が可能となる。また、上記構成の光学シャッタ１Ａでは、構成部品の小型化も可能であり、例えばロボットアームに取り付けられた加工レーザヘッド内への光学シャッタの設置等、様々な用途への応用が期待される。

また、上記構成の光学シャッタ１Ａでは、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４を、光学ブロック１０によって一体化する構成としている。このような構成では、第１、第２波長選択フィルタを個別に設置する構成等と比べて構造体としての剛性が高くなり、光学素子としての信頼性が向上する。

すなわち、上記実施形態の光学シャッタ１Ａでは、２個の波長選択フィルタ２３、２４を非平行に配置することで、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ制御を実現している。このような構成では、例えば、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４での透過波長帯を一致させることで、対象光が透過するＯＮ状態とし、また、相対角度θを変更して第１、第２波長選択フィルタ２３、２４での透過波長帯を不一致とさせることで、対象光が不透過となるＯＦＦ状態とする。このような対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦの切替動作（相対角度θの変更動作）において、２個の波長選択フィルタ２３、２４の傾斜角度が所定の値から外れると、結果としてシャッタのＯＮ／ＯＦＦ機能が失われることとなる。

特に、上記の光学シャッタ１Ａでは、小さい相対角度θの変更量で、対象光の透過の高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御を可能としている。したがって、波長選択フィルタ２３、２４の傾斜角度が変化してしまう剛性の低い構造体では、光学シャッタ１Ａとしての長期的な信頼性を確保することができない。これに対して、上記の光学シャッタ１Ａでは、２個の波長選択フィルタ２３、２４を光学ブロック１０において一体化して固定することで、両者の相対的な位置が変化しない剛性が高い構造体を構成している。また、このような構成では、光学シャッタ１Ａの作製時において光学ブロック１０を組み上げることで、波長選択フィルタ２３、２４の非平行な配置を固定するため、光学シャッタ１Ａを対象光の光路上に配置する際に、フィルタのアライメントを行う必要がない。

光学ブロック１０としては、好ましくは、所定波長λの対象光を透過するガラスブロックが用いられる。ガラスブロックの材料としては、例えば、合成石英、溶融石英、ＢＫ７等の光学ガラス材料、プラスチック等のソリッドな有機材料、サファイア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等のセラミクス材料などが挙げられる。一般には、光学ブロック１０の材料については、ソリッドで波長選択フィルタ２３、２４を一体に保持可能であって、対象光の波長λを含む目的波長域に対して透明な材料であれば良い。

光学シャッタ１Ａにおける第１、第２波長選択フィルタ２３、２４については、具体的には例えば、光学シャッタ１Ａにおいて、第１波長選択フィルタ２３及び第２波長選択フィルタ２４が、同一の波長選択特性（光透過波長特性）を有するバンドパスフィルタである構成を用いることができる。このように、同一特性のバンドパスフィルタを第１、第２波長選択フィルタ２３、２４として用いることにより、光学シャッタ１Ａを好適かつ容易に構成、作製することができる。

また、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４としては、互いに異なる波長選択特性を有する干渉フィルタを用いても良い。また、干渉フィルタとしては、所定の波長域の光を透過するバンドパスフィルタ以外にも、例えば、ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ等を用いても良い。また、このような干渉フィルタは、例えば誘電体多層膜によって構成することができる。この場合、誘電体多層膜を構成する材料としては、一般的に光学薄膜の成膜に用いられる材料を使用でき、例えば、ＴｉＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、ＣａＦ等が挙げられる。

また、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４が配置されるフィルタ面１３、１４については、上記実施形態の光学シャッタ１Ａでは、第１、第２フィルタ面１３、１４の両者を、光学ブロック１０の内部に設定する構成としている。これらの第１、第２フィルタ面１３、１４については、一般には、それぞれ、光学ブロック１０の表面もしくは内部に設定することができる。例えば、光学シャッタ１Ａにおいて、光学ブロック１０の光入射面１１を第１フィルタ面として設定し、光入射面１１上に第１波長選択フィルタ２３を配置しても良い。また、光学ブロック１０の光出射面１２を第２フィルタ面として設定し、光出射面１２上に第２波長選択フィルタ２４を配置しても良い。

また、第１、第２フィルタ面１３、１４については、光学シャッタ１Ａは、図２に示したように、第２フィルタ面１４が、法線が光透過軸Ａｘに対して第２角度β＝αをなすとともに、第１フィルタ面１３に対して非平行かつ傾斜方向が逆方向で角度２αをなすように設定されている構成を用いることができる。なお、このような第１、第２波長選択フィルタ２３、２４の設置角度については、各波長選択フィルタでの光透過の波長特性、及び光透過波長特性の変化を利用した対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ動作を考慮して、適切に設定することが好ましい。

また、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４が配置されるフィルタ面１３、１４がなす角度α＋βについては、例えば３０°未満で、大き過ぎない角度に設定することが好ましい。すなわち、波長選択フィルタ２３、２４同士の角度を大きくした場合、対象光の角度変化に対する透過率の減少効果は大きくなるが、一方で、光学シャッタ１Ａを光学系に組み込む際の配置角度が非常にシビアになる。また、波長選択フィルタ２３、２４同士の角度が大きくなると、それらを一体に保持する光学ブロック１０が大型化し、光学系における光学シャッタ１Ａの占有領域が増大してしまう。第１、第２フィルタ面１３、１４の傾斜角度α、βについては、これらの点も考慮して適切に設定することが好ましい。

また、光学シャッタ１Ａは、第１フィルタ面１３及び第２フィルタ面１４のうちで少なくとも光透過軸Ａｘの前方側に位置する第１フィルタ面１３が、光学ブロック１０の内部に位置するように設定されていることが好ましい。このような構成では、角度変更による第１波長選択フィルタ２３での光透過波長特性の変化が大きくなり、したがって、対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御をより高速に行うことができる。

また、光学シャッタ１Ａにおいて、光学ブロック１０における光入射面１１は、光透過軸Ａｘに対して垂直な平面となるように形成されていることが好ましい。このような構成では、光入射面１１において屈折させることなく、対象光を光学ブロック１０の内部へと入射させることができる。また、光学ブロック１０における光出射面１２についても、同様に、光透過軸Ａｘに対して垂直な平面となるように形成しても良い。

また、光学シャッタ１Ａは、光学ブロック１０における光入射面１１及び光出射面１２の少なくとも一方に、所定波長の対象光に対する反射防止膜が形成されている構成としても良い。図１においては、光入射面１１、光出射面１２の両方に、光利用効率を向上するための反射防止膜２１、２２を形成した構成を示している。なお、このような反射防止膜については、不要であれば設けない構成としても良い。

上記構成の光学シャッタ１Ａにおいて、光学ブロック１０での光透過軸Ａｘと、対象光の光入射軸との相対角度θの変更については、具体的には例えば、光学ブロック１０を駆動して光透過軸の方向を変更することで、光透過軸と光入射軸との相対角度を変更する構成を用いることができる。あるいは、対象光を光学ブロック１０へと導光する導光光学系を駆動して光入射軸の方向を変更することで、光透過軸と光入射軸との相対角度を変更する構成を用いることができる。

図５は、ブロック駆動装置を用いた光学シャッタ１Ａの構成を示す図である。本構成例では、光学シャッタ１Ａの光学ブロック１０に対して、ＯＮ／ＯＦＦ制御の対象光を光学ブロック１０へと導光する導光光学系５０が設けられている。また、光学ブロック１０に対して、光学ブロック１０を駆動して光透過軸の方向を変更するブロック駆動装置５６が設けられ、この駆動装置５６によって、光学ブロック１０での光透過軸と、対象光の光入射軸との相対角度θを変更する構成となっている。

また、ブロック駆動装置５６に対して、例えばコンピュータなどからなる制御装置５２が設けられている。制御装置５２は、ブロック駆動装置５６による光学ブロック１０の駆動動作を制御することで、光学シャッタ１Ａにおける対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。また、制御装置５２に対し、対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御に関する情報の操作者への表示に用いられる表示装置５３、及びＯＮ／ＯＦＦ制御について必要な情報、指示等の操作者による入力に用いられる入力装置５４が接続されている。

図６は、光学系駆動装置を用いた光学シャッタ１Ａの構成を示す図である。本構成例では、対象光を導光する導光光学系５０に対して、導光光学系５０を駆動して光入射軸の方向を変更する光学系駆動装置５７が設けられ、この駆動装置５７によって、光学ブロック１０での光透過軸と、対象光の光入射軸との相対角度θを変更する構成となっている。また、制御装置５２は、光学系駆動装置５７による導光光学系５０の駆動動作を制御することで、光学シャッタ１Ａにおける対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。また、制御装置５２に対し、表示装置５３、及び入力装置５４が接続されている。

このように、光学シャッタ１Ａにおいて、光学ブロック１０を駆動するブロック駆動手段であるブロック駆動装置５６、または対象光の導光光学系５０を駆動する光学系駆動手段である光学系駆動装置５７を設けることにより、光透過軸Ａｘと光入射軸との相対角度θの変更、及びそれによる対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ制御を好適に実現することが可能となる。なお、ブロック駆動装置と光学系駆動装置との両者を用い、光学ブロック１０と導光光学系５０との双方を駆動する構成としても良い。

特に、上記構成の光学シャッタ１Ａでは、上述したように、対象光のＯＮ／ＯＦＦ制御に必要な光透過軸と光入射軸との相対角度θの変更量が小さくなるため、駆動装置によって光学ブロック１０または導光光学系５０を駆動する際の駆動量を小さくすることができる。また、このように光学ブロック１０または導光光学系５０の駆動量が小さくなることにより、対象光のＯＮ／ＯＦＦ切り替えにおける可動部の摩耗等の発生が抑制され、長期間の使用におけるシャッタの信頼性、耐久性等が向上する。なお、駆動装置５６、５７の動作制御については、制御装置５２を設けずに、操作者の手動操作等によって駆動装置を動作させる構成としても良い。

上記実施形態による光学シャッタ１Ａの具体的な構成例、及びその光学特性について説明する。ここでは、対象光の波長をλ＝５３２ｎｍ、第１波長選択フィルタ２３の傾斜角度をα＝１０°、第２波長選択フィルタ２４の傾斜角度をβ＝α＝１０°、波長選択フィルタ２３、２４のなす角度をα＋β＝２α＝２０°とした場合の光学シャッタ１Ａの特性を例として説明する。また、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４としては、同一特性のバンドパスフィルタを用いている。

なお、以下の図７〜図１１のグラフに示す光透過波長特性は、いずれもシミュレーション結果によるものである。また、以下において、光学ブロック１０での光透過軸Ａｘに対する対象光の光入射軸の傾斜角度θについては、前方側の第１波長選択フィルタ２３において、第１フィルタ面１３の法線と光入射軸とのなす角度がφ＝α＋θに変化する方向を角度θの正の方向とし、φ＝α−θに変化する方向を角度θの負の方向とする。

図７は、光学シャッタ１Ａにおける光透過波長特性を示すグラフである。図７のグラフにおいて、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は光の透過率（％）を示している。また、図７において、グラフＡ１は、光透過軸と光入射軸との相対角度がθ＝０．０°の場合の光透過特性を示し、グラフＡ２は、θ＝＋０．４°または−０．４°の場合の光透過特性を示し、グラフＡ３は、θ＝＋０．８°または−０．８°の場合の光透過特性を示し、グラフＡ４は、θ＝＋１．０°または−１．０°の場合の光透過特性を示している。

図７のグラフに示すように、対象光の光入射軸が光学ブロック１０での光透過軸（光学ブロック１０の中心軸）Ａｘと一致している（もしくは平行である）θ＝０．０°の場合には、光学シャッタ１Ａは、波長λ＝５３２ｎｍの対象光に対してほぼ１００％の透過率を示している。これに対して、光透過軸Ａｘに対する光入射軸の傾斜角度θを大きくしていくと、対象光の透過率は減少し、角度θ＝±０．８°の場合において、透過率は１％以下となっている。

このように、上記構成の光学シャッタ１Ａによれば、光透過軸Ａｘと光入射軸との相対角度θをわずかに変更することにより、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを素早く切り替えることができる。また、このような光学シャッタ１Ａでは、光学ブロック１０の光入射面１１、光出射面１２の面積が、そのまま透過のＯＮ／ＯＦＦ制御の有効面積となる。したがって、対象光のビーム径が大きいような場合であっても、同様に、角度θのわずかな変更によって、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。

図８は、光学シャッタ１Ａにおいて、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４として用いられる単一の波長選択フィルタにおける光透過波長特性を示すグラフである。図８において、左端のグラフＢ１は、光入射軸の傾斜角度（光透過軸と光入射軸との相対角度）がθ＝＋１．０°の場合の光透過特性を示し、グラフＢ２は、θ＝＋０．８°の場合の光透過特性を示し、グラフＢ３は、θ＝＋０．４°の場合の光透過特性を示し、中央のグラフＢ４は、θ＝０．０°の場合の光透過特性を示し、グラフＢ５は、θ＝−０．４°の場合の光透過特性を示し、グラフＢ６は、θ＝−０．８°の場合の光透過特性を示し、右端のグラフＢ７は、θ＝−１．０°の場合の光透過特性を示している。

図８のグラフに示すように、光入射軸の傾斜角度θを正の方向に変化させた場合には、波長選択フィルタへの対象光の入射角度φ（図４参照）が増加するため、バンドパスフィルタでの透過波長帯は短波長側にシフトする。一方、光入射軸の傾斜角度θを負の方向に変化させた場合には、対象光の入射角度φが減少するため、バンドパスフィルタでの透過波長帯は長波長側にシフトする。

図９は、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４、及びそれらを含む光学シャッタ１Ａの全体における光透過波長特性を示すグラフである。ここでは、光入射軸の傾斜角度θを正の方向に＋１．０°に設定した場合の光透過特性を示している。また、図９において、グラフＣ１は、第１波長選択フィルタ２３での光透過特性（フィルタ１）を示し、グラフＣ２は、第２波長選択フィルタ２４での光透過特性（フィルタ２）を示している。また、グラフＣ３は、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４を含む光学シャッタ１Ａの全体での光透過特性（フィルタ１＋２）を示している。

図９のグラフに示すように、光入射軸の傾斜角度θを正の方向に変化させたとき、第１波長選択フィルタ２３への対象光の入射角度は増加してφ＝α＋θとなり、その透過波長帯は短波長側にシフトする。一方、このとき、第２波長選択フィルタ２４への対象光の入射角度は減少してφ＝α−θとなり、その透過波長帯は長波長側にシフトする。したがって、これらの第１、第２波長選択フィルタ２３、２４での光透過特性が合成された光学シャッタ１Ａの全体での光透過特性においては、波長選択フィルタ２３、２４の一方の透過波長帯を他方の透過波長帯で打ち消すこととなり、その結果、図９のグラフＣ３に示すように、全体として光学シャッタ１Ａでの透過波長帯が消滅する。上記構成の光学シャッタ１Ａでは、このような光透過波長特性の変化により、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが実現される。

また、上記の光学シャッタ１Ａでは、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４を光学ブロック１０において一体化する構成とすることで、剛性が高いフィルタ構造体を実現しているが、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４を光学ブロック１０の内部に配置した場合、それによって、構造的な効果以外にも、下記のような光学的な効果をも得ることができる。

図１０は、波長選択フィルタ（第１波長選択フィルタ２３または第２波長選択フィルタ２４）をガラス製の光学ブロック１０の内部に配置した場合における光透過波長特性を示すグラフである。図１０において、グラフＤ１は、光入射軸の傾斜角度がθ＝０°の場合の光透過特性を示し、グラフＤ２は、θ＝＋５°の場合の光透過特性を示し、グラフＤ３は、θ＝−５°の場合の光透過特性を示している。

また、図１１は、波長選択フィルタを空気中に配置した場合における光透過波長特性を示すグラフである。図１１において、グラフＤ６は、光入射軸の傾斜角度がθ＝０°の場合の光透過特性を示し、グラフＤ７は、θ＝＋５°の場合の光透過特性を示し、グラフＤ８は、θ＝−５°の場合の光透過特性を示している。

図１０、図１１のグラフに示すように、光入射軸の傾斜角度をθ＝±５°の範囲で変化させた場合、波長選択フィルタをガラス中に配置した構成では、透過波長帯は波長５２８ｎｍ〜５３５ｎｍの範囲で変化している。一方、波長選択フィルタを空気中に配置した構成では、透過波長帯は波長５２９ｎｍ〜５３４ｎｍの範囲で変化している。すなわち、波長選択フィルタをガラスブロックの内部に配置することで、光入射軸の傾斜角度θの変化に対する透過波長帯のシフト波長量が大きくなる。したがって、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４を光学ブロック１０の内部に配置した構成によれば、各波長選択フィルタでの光透過波長特性の変化、及びそれによる対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦの切り替え効果が強調されることとなる。

上記実施形態による光学シャッタ１Ａの具体的な構成例、及びその製造方法について、図２を参照して説明する。本構成例では、まず、入射側ブロック３０、第１フィルタブロック３５、第２フィルタブロック４０、及び出射側ブロック４５となる同一材料、同一形状の４個の傾斜基板を、傾斜角度α＝１０°のブロックとして用意する。

４個のブロック（傾斜基板）のうち、第１フィルタブロック３５の第２面３７上、及び第２フィルタブロック４０の第２面４２上に、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４となる干渉フィルタを形成する。ここで、図１２は、第１、第２波長選択フィルタ２３、２４として用いられる波長選択フィルタの構成の一例を示す図である。図１２では、波長選択フィルタを構成する各層について、その材料、及び物理膜厚（ｎｍ）を示している。図１２に示す波長選択フィルタでは、基体となるブロック１００上に、膜厚６０ｎｍのＴｉＯ_２膜１１１、及び膜厚９４ｎｍのＳｉＯ_２膜１１２を７層ずつ形成し、その上に、膜厚１２０ｎｍのＴｉＯ_２膜１２１を１層形成し、さらにその上に、膜厚９４ｎｍのＳｉＯ_２膜１３１、及び膜厚６０ｎｍのＴｉＯ_２膜１３２を７層ずつ形成することで、波長選択フィルタを構成している。

また、４個のブロックのうち、入射側ブロック３０の第１面３１上、及び出射側ブロック４５の第１面４６上に、光利用効率の向上のための反射防止膜２１、２２を形成する。ここで、図１３は、反射防止膜２１、２２として用いられる反射防止膜の構成の一例を示す図である。図１３では、反射防止膜を構成する各層について、その材料、及び物理膜厚（ｎｍ）を示している。図１３に示す反射防止膜では、基体となるブロック１００上に、膜厚８０ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３膜１５１、膜厚１３６ｎｍのＨｆＯ_２膜１５２、及び膜厚９８ｎｍのＭｇＦ_２膜１５３を１層ずつ形成することで、反射防止膜を構成している。

波長選択フィルタ、及び反射防止膜の形成を終了したら、第１フィルタブロック３５の第２面３７と、入射側ブロック３０の第２面３２とを接着する。また、第２フィルタブロック４０の第２面４２と、出射側ブロック４５の第２面４７とを接着する。その後、第１フィルタブロック３５の第１面３６と、第２フィルタブロック４０の第１面４１とを接着して、図１のように光学ブロック１０を組み上げる。ブロックの接着においては、例えば接着剤、あるいはオプティカルコンタクトなどが用いられる。

なお、上記した構成例では、あらかじめ所定の寸法に加工した４個のブロックを用いて光学ブロック１０を組み上げる構成について説明したが、このような構成に限らず、例えば、波長選択フィルタ等を成膜してブロックを貼り合わせ、その後に、フィルタの傾斜角度が所定角度になるように、光学ブロックに対して研磨等による加工を行う方法を用いることも可能である。

光学シャッタの構成について、さらに説明する。光学ブロックと、光学ブロックに一体に固定された第１、第２波長選択フィルタとを有する光学シャッタの具体的な構成については、図１に示した構成に限らず、様々な構成を用いることが可能である。図１４、図１５は、光学シャッタの具体的な構成の他の例について示す図である。なお、各構成例において、第１、第２波長選択フィルタが設けられる第１、第２フィルタ面は互いに非平行であり、また、レンズ面や曲面ではない平面に設定されている。

図１４（ａ）に示す構成例では、断面形状が二等辺三角形の三角プリズムからなる光学ブロック６００の光入射面を第１フィルタ面として第１波長選択フィルタ６０６を設け、光出射面を第２フィルタ面として第２波長選択フィルタ６０７を設けることで、光学シャッタが構成されている。図１４（ｂ）に示す構成例では、断面形状が直角三角形の直角プリズムからなる光学ブロック６１０の光入射面を第１フィルタ面として第１波長選択フィルタ６１６を設け、光出射面を第２フィルタ面として第２波長選択フィルタ６１７を設けることで、光学シャッタが構成されている。

図１５（ａ）に示す構成例では、それぞれ断面形状が直角三角形の直角プリズムからなる前方側の第１ブロック６２１、後方側の第２ブロック６２２を組み合わせて光学ブロック６２０とし、光学ブロック６２０の内部にあるブロック６２１、６２２の接続面を第１フィルタ面として第１波長選択フィルタ６２６を設け、第２ブロック６２２の後面である光出射面を第２フィルタ面として第２波長選択フィルタ６２７を設けることで、光学ブロックが構成されている。

図１５（ｂ）に示す構成例では、それぞれ一方の面が平面、他方の面が鋸歯状の面（アレイ面）となっているプリズムアレイ基板からなる前方側の第１ブロック６３１、後方側の第２ブロック６３２を、アレイ面を内側にして組み合わせて光学ブロック６３０とし、第１ブロック６３１の前面である光入射面を第１フィルタ面として第１波長選択フィルタ６３６を設け、光学ブロック６３０の内部にあるブロック６３１、６３２の接続面を第２フィルタ面として第２波長選択フィルタ６３７を設けることで、光学ブロックが構成されている。

なお、図１５（ａ）に示した構成例における光入射面、及び図１５（ｂ）に示した構成例における光出射面には、必要があれば反射防止膜を設けても良い。また、図１５（ｂ）に示した構成例については、第２ブロック６３２を設けずに、第１ブロック６３１のみによって光学ブロック６３０を構成しても良い。

光学シャッタにおいて、光学ブロックでの光透過軸と、光学ブロックに対する対象光の光入射軸との相対角度を変更するための構成について、さらに説明する。上記構成の光学シャッタ１Ａにおける対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ動作については、図５、図６に関して上述したように、光学ブロック１０を駆動することで光透過軸の方向を変更する構成、または、対象光を光学ブロック１０へと導光する導光光学系を駆動することで光入射軸の方向を変更する構成を用いることができる。

図１６は、光学ブロックを駆動して光透過軸の方向を変更することで、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替える光学シャッタの構成について示す図である。

図１６（ａ）に示す構成例では、光学シャッタ１Ａの光学ブロック１０のある一点に回転軸７０１を設けて支点とするとともに、光学ブロック１０に対して圧電素子７０２を設置している。このような構成では、圧電素子７０２を矢印７０３の方向に運動させて、光学ブロック１０に対して矢印７０４で示す回転運動を与えることで、対象光の光入射軸に対する光学ブロック１０での光透過軸の方向を変更することができる。

図１６（ｂ）に示す構成例では、光学ブロック１０を含む光学シャッタ１Ａを台座７０６上に設置している。このような構成では、台座７０６及び光学シャッタ１Ａを矢印７０７の方向に回転運動させることで、対象光の光入射軸に対する光学ブロック１０での光透過軸の方向を変更することができる。このように台座７０６を回転させる構成は、例えばステッピングモータなどの高速かつ精密な変位が可能な回転駆動機構を用いて実現することができる。

このように光学ブロック１０を駆動する構成では、光学シャッタ１Ａのサイズによって条件が異なるが、例えば１°以下の角度変化を与える変位は、最小で数μｍ〜数１０μｍで良い。この場合、数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚで駆動するピエゾアクチュエータであれば、数１００μｓｅｃ〜数１０μｓｅｃでのＯＮ／ＯＦＦ動作が可能となる。また、このような性能のピエゾアクチュエータは、既存の製品として存在している。

図１７〜図２０は、それぞれ、対象光の導光光学系を駆動して光入射軸の方向を変更することで、対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替える光学シャッタの構成について示す図である。

図１７（ａ）、（ｂ）に示す構成例では、光学シャッタ１Ａに対する対象光の導光光学系において、反射ミラー８０１を設置する。そして、この反射ミラー８０１を矢印８０２の方向に回転運動させて、対象光に対する反射面の傾き角度を変えることで、矢印８０３で示すように、光学ブロック１０での光透過軸に対する対象光の光入射軸の方向を変更することができる。

このような構成での反射ミラー８０１の一例として、ＭＥＭＳミラーがある。ＭＥＭＳミラーは高速駆動が可能であるため、対象光の光入射軸の方向、角度を高速で変位させることが可能であり、その結果、μｓｅｃオーダでの対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能となる。具体的には、例えばＭＥＭＳミラーを用いた反射ミラー８０１を数１０ｋＨｚで駆動させれば、数１０μｓｅｃ〜数μｓｅｃでのＯＮ／ＯＦＦ動作が可能である。

図１８（ａ）、（ｂ）に示す構成例では、光学シャッタ１Ａに対する対象光の導光光学系において、直角プリズム８０６を反射部材として設置する。そして、この直角プリズム８０６を矢印８０７の方向に回転運動させることで、矢印８０８で示すように、光学ブロック１０での光透過軸に対する対象光の光入射軸の方向を変更することができる。

図１９（ａ）、（ｂ）に示す構成例では、光学シャッタ１Ａに対する対象光の導光光学系において、三角プリズム８１１を対象光の進行方向を変える透過部材として設置する。そして、この三角プリズム８１１を矢印８１２の方向に回転運動させることで、矢印８１３で示すように、光学ブロック１０での光透過軸に対する対象光の光入射軸の方向を変更することができる。

図２０（ａ）、（ｂ）に示す構成例では、光学シャッタ１Ａに対する対象光の導光光学系において、レンズ形状の光学部品８１６を透過部材として設置する。そして、この光学部品８１６を矢印８１７の方向に移動、または振動運動させることで、矢印８１８で示すように、光学ブロック１０での光透過軸に対する対象光の光入射軸の方向を変更することができる。

ここで、光学シャッタ１Ａのサイズについては、例えば図３に示す立体構造において、ｘ軸方向の幅が３０ｍｍ、ｙ軸方向の幅が３０ｍｍ、ｚ軸方向の厚さが２０ｍｍである。このような光学シャッタは、従来のメカニカルシャッタを置き換えることが可能な光学部品である。この光学シャッタは、光の遮蔽板を開閉する等の機構ではないため、開閉時の遮蔽板のストロークを気にする必要がなく、また、シャッタ口径の自由度が高い。なお、光学シャッタのサイズ等の素子の構成条件については、その具体的な用途等に応じて、上記に限らず適宜に設定して良い。

本発明による光学シャッタは、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、光学シャッタを構成する第１、第２波長選択フィルタにおける光透過波長特性、及びそれによる光学シャッタの特性等については、上記した構成に限られるものではなく、具体的には様々な構成を用いて良い。また、第１、第２波長選択フィルタを一体に保持する光学ブロックの構成についても、同様に、具体的には様々な構成を用いて良い。

本発明は、高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御、及び長期信頼性の確保が可能な光学シャッタとして利用可能である。

１Ａ…光学シャッタ、１０…光学ブロック、１１…光入射面、１２…光出射面、１３…第１フィルタ面、１４…第２フィルタ面、２１、２２…反射防止膜、２３…第１波長選択フィルタ、２４…第２波長選択フィルタ、Ａｘ…光透過軸、
３０…入射側ブロック、３１…第１面、３２…第２面、３５…第１フィルタブロック、３６…第１面、３７…第２面、４０…第２フィルタブロック、４１…第１面、４２…第２面、４５…出射側ブロック、４６…第１面、４７…第２面、
５０…導光光学系、５２…制御装置、５３…表示装置、５４…入力装置、５６…ブロック駆動装置、５７…光学系駆動装置。

Claims (8)

1. ＯＮ／ＯＦＦ制御の対象光が光透過軸の方向に沿って透過する光学ブロックと、
   前記光学ブロックの表面もしくは内部に、法線が前記光透過軸に対して第１角度αをなすように設定された第１フィルタ面に設けられた干渉フィルタからなる第１波長選択フィルタと、
   前記第１波長選択フィルタに対して前記光透過軸の後方側に位置し、前記光学ブロックの表面もしくは内部に、法線が前記光透過軸に対して第２角度βをなすとともに、前記第１フィルタ面に対して非平行で角度α＋βをなすように設定された第２フィルタ面に設けられた干渉フィルタからなる第２波長選択フィルタと
   を備え、
   前記第１波長選択フィルタ及び前記第２波長選択フィルタが一体に設けられた前記光学ブロックでの前記光透過軸と、前記光学ブロックに対する前記対象光の光入射軸との相対角度を変更することで、前記光学ブロックでの前記対象光の透過のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるように構成されている
   ことを特徴とする光学シャッタ。
2. 前記光学ブロックを駆動して前記光透過軸の方向を変更することで、前記光透過軸と前記光入射軸との前記相対角度を変更するブロック駆動手段を備えることを特徴とする請求項１記載の光学シャッタ。
3. 前記対象光を前記光学ブロックへと導光する導光光学系を駆動して前記光入射軸の方向を変更することで、前記光透過軸と前記光入射軸との前記相対角度を変更する光学系駆動手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の光学シャッタ。
4. 前記第１波長選択フィルタ及び前記第２波長選択フィルタは、同一の波長選択特性を有するバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光学シャッタ。
5. 前記第２フィルタ面は、法線が前記光透過軸に対して前記第２角度β＝αをなすとともに、前記第１フィルタ面に対して非平行かつ傾斜方向が逆方向で角度２αをなすように設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の光学シャッタ。
6. 前記第１フィルタ面及び前記第２フィルタ面のうちで少なくとも前方側の前記第１フィルタ面は、前記光学ブロックの内部に位置するように設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の光学シャッタ。
7. 前記光学ブロックにおける光入射面は、前記光透過軸に対して垂直な平面となるように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光学シャッタ。
8. 前記光学ブロックにおける光入射面及び光出射面の少なくとも一方に、反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の光学シャッタ。

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